轮胎胎面特性对侧偏模型预测精度影响分析

胎面花纹是影响轮胎性能的重要因素。文中以模态参数模型的稳态侧偏模型为基础，从理论推导和实际计算两方面说明胎而花纹刚度的重要性，其对侧偏模型计算结果的影响要大大高于对垂直模型的影响。因此，在确定轮胎解析模型中胎面花纹参数时应首先考虑其对侧偏模型的影响。     

轮胎非稳态侧偏特性的建模

分析了轮胎侧偏特性的建模机理，从胎面的印迹侧向变形和胎体的侧向平移变形出发，计算出运动状态下轮胎印迹瞬时变形的数学表达式，建立了考虑胎面弹性的轮胎非稳态侧偏特性模型。最后，将该理论模型与试验结果进行了对比。     

轮胎泵气噪声有限元仿真分析

轮胎花纹槽泵气噪声是轮胎噪声的主要部分之一。在假设轮胎胎面结构与空气完全耦合的条件下建立轮胎横向花纹槽噪声的有限元模型,在施加与速度相关的强制位移条件下对空气中花纹槽泵气噪声进行仿真仿真,验证轮胎花纹槽泵气噪声的机理,同时通过线性迭加轮胎周向单个横向花纹槽的方法,给出轮胎花纹槽整体噪声的频域曲线。     

胎面花纹对轮胎性能的影响

分析了胎面花纹对轮胎行驶性能、滚阻、磨耗、滑水和噪声特性的影响，介绍了通过胎面花纹设计提高轮胎性能的基本途经和方法。     

考虑胎宽时的轮胎非稳态侧偏特性模型

计算出运动状态下轮胎印迹纵向瞬时变开的数学表达式。在考虑胎宽影响的条件下，建立了车轮输入分别为转动角与侧向位移、侧偏角与转含蓄经时的轮胎非稳态侧偏模型（传递函数）。根据该模型计算出的频率响应特性与试验结果相符，为汽车方向操纵运动仿真，前轮摆振和汽车动态响应等研究提供了反映物理实质的轮胎非稳态侧偏理论模型。     

胎面沟槽内异物对轮胎接地特性的影响

接地特性是影响轮胎磨损的重要因素。针对轮胎沟槽嵌入异物可能影响轮胎接地特性参数的问题,以205/55R16型子午线轮胎为研究对象,利用Abaqus软件构建3种不同胎面花纹的轮胎有限元模型,采用控制变量法对比分析静态工况下异物直径大小对胎面接地压力分布及接地面积的影响规律。研究结果表明,胎面接地处因异物与沟槽挤压形成了关于异物对称的空区域,且靠近胎肩一侧面积较大,减小了轮胎有效接地面积;随着异物直径增大,胎面平均接地压力与接地压力偏度值均呈非线性上升,影响程度排序依次为S型轮胎、Z型轮胎、纵沟轮胎,影响轮胎正常磨损。该结果可为进一步研究轮胎瞬态磨损和偏磨损提供参考。     

轮胎高速力学特性影响因素研究

为分析轮胎高速力学特性的影响因素,对不同状态(稳态、准稳态、瞬态)、不同试验条件(气压、载荷、滚动速度、加载速率、加载方式)下轮胎的力学特性进行了试验研究,并研究了不同磨耗条件下轮胎力学特性的变化情况,结果表明:准稳态试验方法合理可行;在准稳态试验过程中,应严格控制试验条件;胎面磨损对侧偏刚度和回正刚度影响较大。     

载货车轮胎近场噪声方向性的研究

载货车轮胎噪声在交通噪声中占有很大的比重,研究载货车轮胎声辐射特征,对轮胎降噪和优化具有重要的实际意义。本文中在分析载货车轮胎噪声的方向特性与发声机理的关系基础上,对5种花纹形式的载货车轮胎进行了近场声压试验,提出噪声圆度作为噪声方向性判定方法,探讨了不同花纹对轮胎噪声转折频率的影响规律,分析了轮胎噪声在不同频率和车速下的方向特征。结果表明,载货车轮胎噪声具有较强的方向性,胎侧声压比胎后声压约小10d B(A),低频区主要为振动噪声,方向性弱,高频区主要为气动噪声,方向性强;其转折频率明显受轮胎花纹的影响,但行驶速度基本上不影响噪声方向特性。     

基于虚拟样机的轮胎侧偏特性分析

设计了满足轮胎侧偏、外倾及加载功能的轮胎试验机,对其连杆机构进行了运动学仿真,评估了轮胎侧偏角、外倾角与油缸行程的运动关系.在试验机的虚拟样机模型上对轮胎进行了数值计算,获得不同使用条件下轮胎的侧偏特性,并与试验数据进行了趋势性对比.结果表明,该试验机具备复杂工况下轮胎侧偏性能测试能力.     

轮胎转偏特性分析与建模

分析了不同轮胎侧向输入量间的几何关系，在考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏理论模型的基础上得到累胎非稳态转偏理论模型。还将无量纲的非稳态转偏理论模简化为有理分式形式，以利于定性分析和理解轮胎转偏特性。所建模型可用于汽车动力学仿真与分析。     

轻型货车轮胎接地压力分布实测

利用自主开发的轮胎接地压力测试仪,进行了轻型货车不同花纹和不同使用年限轮胎,在不同轮胎胎压和不同负荷作用下,轮胎的接地压力分布规律测量。实测结果发现:轻型货车轮胎与路面的接触形状更接近于矩形;新胎比旧胎的接地压力要均匀些;轮胎胎压与平均接地压力、轮胎负荷与平均接地压力、轮胎负荷与有效接地面积基本上呈线性关系。     

轮胎结构有限元分析应用于子午线轮胎帘线受力特性的研究

建立了195／60R14型子午线轮胎三维非线性有限元模型，研究了在静负荷作用下轮胎帘线的受力特征。结果表明，静负荷对轮胎接地区域内帘线受力影响显著；模型带束层结构为2层相交的帘线结构，不能构成力学上的对称；带束层角度的变化对帘线剪应力分布有一定的影响，对胎肩部位帘线剪应力影响较大。     

基于车路系统的事故现场轮胎印迹强度参数化研究

为明确事故现场可视轮胎印迹强度与车辆动力学特性、轮胎橡胶磨损特征及道路表面灰度之间的关联特性,提出基于车路耦合的事故现场轮胎印迹强度参数化研究方法。通过结合动态滑动摩擦因数模型及轮胎非线性模型,建立车辆路面9 DOF非线性系统动力学模型,运用VBOX惯性测量技术验证模型的有效性。运用胎面磨损能量模型,从车路系统角度确定车辆、轮胎和路面特性对轮胎全局摩擦力及胎面磨损特性的影响。结合印迹强度特征模型提出轮胎印迹强度参数研究方法,选取不同制动、转向角工况及3组路面、胎面特性对轮胎路面接地力学特性、胎面橡胶磨损量、可视轮胎印迹特征进行仿真分析。结果表明：印迹强度仅与全局摩擦力大小有关,与轮胎路面滑移方向无关;滑移工况下胎面橡胶磨损量随着全局摩擦力和滑移速度的增大而增大,而印迹强度变化不明显;制动力矩和道路表面灰度对产生可视轮胎印迹起决定作用,转向角主要影响不规则可视轮胎印迹的产生;前轮轮胎最先出现可视印迹,且可视印迹长度和强度均高于后轮轮胎;采取可视印迹起点作为事故车辆速度判定具有一定的误差,应根据具体情况进行具体分析;研究成果能够为基于可视轮胎印迹的交通事故重建提供理论基础。     

高速滚动汽车轮胎温度场的非稳态热分析

以试验数据为基础，分析了高速滚动轮胎温度场的非稳态热状况，应用最小二乘法对试验数据进行了拟合分析，建立了轮胎温升－时间历程关系式，并与理论计算公式作了对比，结果表明试验数据可靠；同时，分析了使用条件（速度、载荷、胎压及环境温度）对轮胎温升时间和大小的影响，结果表明，使用条件只影响轮胎温升大小，而不影响轮胎温升时间。用此方法建立了轮胎降温－时间历程关系式，分析了轮胎散热情况，分析表明温降时间也与使用条件无关。拟合关系式可用于初步预测轮胎温升及指导轮胎设计。     

An optical tire contact pressure test bench

An optical tire contact pressure test bench developed by the IMMa group is described. The measurement system is based on the frustration of total internal reflection (FTIR) of light. The test bench allows performing normal pressure distribution and patch contact shape measurements on passenger car tires. The system is based on the use of a laterally illuminated glass on which the tire leans. Between them a plastic interphase is located that will cause the FTIR of light. A video camera catches the formed shining image through the glass. The brightness level in each pixel of the image can be related to the existing normal pressure. The study of the contact patch provided by the bench makes it possible to characterize tire behaviour under different loading states, inflation pressure, tire defects and toe and camber angles. The bench incorporates a computerized load and control system of the tire operation parameters, an image acquisition module and a data acquisition system that allow monitoring and acting on the experimental variables of interest in the tests such as load on the tire and environmental conditions. A supporting mechanical system incorporated to the bench allows providing the tire with variable toe and camber angles. From the images obtained with this system, the maximum normal pressure points, total force, size and shape of the patch can be determined, which are related to the tire-use conditions. As an application example, results that show the patch size and shape under different load and tire inflation pressures are presented. A further application, which is the use of the system for the detection and study of defective tires is also presented.     

An optical tire contact pressure test bench

An optical tire contact pressure test bench developed by the IMMa group is described. The measurement system is based on the frustration of total internal reflection (FTIR) of light. The test bench allows performing normal pressure distribution and patch contact shape measurements on passenger car tires. The system is based on the use of a laterally illuminated glass on which the tire leans. Between them a plastic interphase is located that will cause the FTIR of light. A video camera catches the formed shining image through the glass. The brightness level in each pixel of the image can be related to the existing normal pressure. The study of the contact patch provided by the bench makes it possible to characterize tire behaviour under different loading states, inflation pressure, tire defects and toe and camber angles. The bench incorporates a computerized load and control system of the tire operation parameters, an image acquisition module and a data acquisition system that allow monitoring and acting on the experimental variables of interest in the tests such as load on the tire and environmental conditions. A supporting mechanical system incorporated to the bench allows providing the tire with variable toe and camber angles. From the images obtained with this system, the maximum normal pressure points, total force, size and shape of the patch can be determined, which are related to the tire-use conditions. As an application example, results that show the patch size and shape under different load and tire inflation pressures are presented. A further application, which is the use of the system for the detection and study of defective tires is also presented.     

工程车辆翻新轮胎承载变形特性

为了进一步明确工程车辆翻新轮胎的力学性能,提高其使用寿命,通过构建工程车辆翻新轮胎计算机几何模型、有限元分析模型、承载变形特性试验系统,对工程车辆翻新轮胎承载变形特性进行有限元分析及试验研究,并与同型号新轮胎进行对比分析,获得静态接地工况下工程车辆翻新轮胎的载荷-变形、载荷-刚度、载荷-压缩率等特性规律,构建26.5R25工程车辆翻新轮胎径向承载变形数学模型。研究结果表明：工程车辆翻新轮胎的径向变形、侧向变形变化规律与新轮胎接近,径向与侧向变形均比同型号新轮胎稍小;当胎压一定时,随着载荷的增加,工程车辆翻新轮胎径向变形呈线性增大,当胎压较低时侧向变形呈线性增大,当胎压较高时侧向变形呈非线性增大;工程车辆翻新轮胎的径向刚度及压缩率受径向载荷和胎压的影响较大,载荷一定时,径向刚度随胎压的增大而增大;胎压一定时,工程车辆翻新轮胎的压缩率随径向载荷的增大而增大,且稍小于同品牌、同型号新轮胎的压缩率;旧胎体的不同老化程度对工程车辆轮胎翻新后的承载-变形特性会产生较大的影响;在低载工况下,工程车辆翻新轮胎和新轮胎径向刚度差异不大,在接近标准载荷及高载工况下,工程车辆翻新轮胎径向刚度较新轮胎大,且随着载荷的增大,工程车辆翻新轮胎和新轮胎径向变形差异不断加大。     

低滑移率条件下轮速传感器脉冲数相对差值的影响因素研究

通过对捷达轿车的道路试验,研究了汽车行驶速度、载荷及轮胎气压对轮速传感器脉冲数相对差值的影响。试验结果表明,当车速增大时,从动轮(或驱动轮)之间的脉冲数相对差值较小,而驱动轮与从动轮之间的相对差值较大;在正常载荷范围内,载荷对脉冲数相对差值影响较小;脉冲数相对差值与轮胎气压差值的变化近似成线性关系。进行间接轮胎气压监视系统设计时,可以利用脉冲数的相对差值监测轮胎气压的变化。     

轮胎充气压力对摩托车车轮应力分布的影响

轮胎充气压力对摩托车车轮应力分布有一定的影响,利用I-DEAS软件对车轮在各种载荷下的应力分布情况进行分析,得出冲击试验分析模型可以不考虑充气压力、径向载荷试验分析模型必须考虑充气压力的结论,为深入进行冲击试验和径向载荷疲劳试验有限元分析做了准备。